Gerilim bölücü - Voltage divider
Olarak elektronik bir gerilim bölücü (aynı zamanda olarak da bilinen potansiyel bölücü ) a, pasif lineer devre bir çıkış üreten voltajı ( V üzerinden (kendi giriş voltajının bir kısmını) V olarak ). Gerilim bölme bölücünün bileşenleri arasında giriş geriliminin dağıtım sonucudur. Bir voltaj bölücü basit bir örnek, iki direnç bağlı seri direnç çifti ve bunların arasındaki bağlantı çıkan çıkış gerilimi boyunca uygulanan giriş gerilimi ile.
Direnç voltaj bölücüler yaygın referans voltajları oluşturmak için, ya da ölçülebilir, böylece bir gerilim büyüklüğünü azaltmak için kullanılır ve aynı zamanda sinyal olarak da kullanılabilir zayıflatıcı düşük frekanslarda. Sadece dirençler yapılmış ise doğru akım ve nispeten düşük frekanslar için, bir voltaj bölücü yeterince doğru olabilir; geniş bir aralıkta frekans tepkisi (örneğin, bir olarak gerekli olduğu osiloskop prob), bir voltaj bölücü yük kapasitesini telafi etmek için ilave kapasitif elemanlara sahip olabilir. Elektrik iletiminde, kapasitif bir gerilim bölücü yüksek gerilim ölçümü için kullanılır.
içindekiler
Genel dava
Referanslanmıştır bir gerilim bölücü zemin iki bağlantı oluşturulur elektrik empedanslar giriş voltajı Z serisi empedansları boyunca uygulanır, Şekil 1'de gösterildiği gibi, seri olarak 1 ve Z'nin 2 ve çıkış Z üzerindeki gerilimdir 2 . Z, 1 ve Z'nin 2 gibi elemanların herhangi bir kombinasyonunun oluşabilir dirençler , indüktörler ve kondansatörler .
Çıkış teldeki akım giriş voltajı, V arasındaki ilişki, daha sonra sıfır ise de , ve çıkış gerilimi V üzerinden gibidir:
Kanıtı (kullanarak Ohm Kanunu ):
Transfer fonksiyonu (aynı zamanda bölücü olarak bilinen gerilim oranı , bu devrenin) aşağıdaki gibidir:
Örnekler
Dirençli bölücü
Bir dirençli bölücü iki empedans Z olduğu 1 ve Z'nin 2 (Şekil 2) tamamen dirençli.
Z, ikame 1 = R 1 ve Z'nin 2 = R ' 2 , önceki ekspresyon içine verir:
Eğer R ' 1 = R' 2 , sonra
Eğer V üzerinden = 6V ve V de = 9V (her ikisi de genel olarak gerilim kullanılır), o zaman:
kullanılarak çözerek cebir , R ' 2 bir iki değer olmalıdır R 1 .
R1 için çözmek için:
R2 için çözmek için:
Herhangi bir oran V üzerinden / V de 1 'den büyükse mümkün değildir. Bu, gerilimi ters veya geliştirmek için ya da mümkün değildir, tek başına direnç kullanan, bir V üzerinden yukarıda V bölgesi .
Alçak geçiren RC filtresi
Bir rezistans ve aşağıdakilerden oluşan bir bölücü düşünün kondansatör , Şekil 3'te gösterildiği gibi.
Genel durum ile karşılaştırıldığında, biz e bakınız 1 = burada R ve Z, 2 tarafından verilen, kondansatör empedansıdır
Bu bölücü sonra voltaj oranına sahip olacaktır:
Ürün τ (Tau) = RC adlandırılan zaman sabiti devresinin.
Oran daha sonra frekans arttıkça azalan bu durumda, frekansına bağlıdır. Bu devre, aslında, bir bazik (birinci dereceden), bir düşük geçiş filtresi . Oranı hayali sayı içerir ve aslında, genlik ve hem de içerir faz kayması filtrenin bilgi. Hesaplamak, sadece genlik oranı çıkarmak için büyüklüğünü oranının, yani:
endüktif bölücü
Endüktif bölücüler endüktans göre AC girişi bölünmüş:
Endüktif bölücüler yukarıda dirençli bölücü gibi elemanların direnç uyarınca DC giriş ayrıldı.
Kapasitif bölücü
Kapasitif bölücüler DC girişi geçemiyor.
AC girişi için basit bir kapasitif denklem şudur:
Capactive elemanların herhangi bir kaçak akım iki empedansları ile genelleştirilmiş ifade kullanılmasını gerektirir. Paralel R ve uygun oranlarda Cı elemanların seçimi ile, aynı bölme oranı frekanslarının yararlı bir aralıkta muhafaza edilebilir. Bu kompanse uygulanan ilkedir osiloskop ölçüm bant genişliğini artırmak için prob.
Yükleme etkisi
Bir gerilim bölücü çıkış voltajı, dış tedarik olan elektrik akımına göre değişir elektrik yükü . Bir bölücü gelen etkili bir kaynak empedansı Z 1 ve Z 2 , yukarıdaki gibi, olacaktır , Z 1 de paralel olan Z 2 (bazen yazılı Z 1 // Z 2 (:), yani Z, 1 , Z 2 ) / ( Z 1 + Z, 2 ) = HZ 1 .
Yeterince stabil bir çıkış voltajını elde etmek için, çıkış akımı ya da stabil olmalıdır (ve bu nedenle, potansiyel bölücü değerlerinin hesaplanması parçası haline) bölücü giriş akımının uygun bir şekilde küçük bir yüzdesi veya sınırlı. Bu bölücü durgun girdi akımını ve bölücü yüksek güç tüketimi (ve boşa ısı) sonuçları arttırır olsa Yük hassasiyeti, bölücü her iki yarısının empedansını azaltarak azaltılabilir. Voltaj regülatörleri genellikle yüksek ya da dalgalı yük akımlarını almak için gerekli olduğu zaman, pasif voltaj bölücülerin yerine kullanılmaktadır.
Uygulamalar
Gerilim bölücüler amplifikatörler aktif cihazların önyargı, bir sinyal seviyesini ayarlamak için kullanılabilir, ve gerilim ölçümü için de. Bir Wheatstone köprüsü ve bir multimetre hem gerilim bölücüler bulunmaktadır. Bir potansiyometre birçok radyo ses kontrolü değişken bir voltaj bölücü olarak kullanılır.
Sensör ölçüm
Gerilim bölücüler bir mikro bir sensör direncini ölçmek için izin vermek için kullanılabilir. Sensör bir gerilim bölücü oluşturur için bilinen bir direnç ile seri olarak bağlanan ve bilinen bir voltaj bölücü içinden geçerken uygulanmaktadır. musluk gerilimi ölçmek ve ölçülen voltaj ve bilinen direncini ve gerilim kullanılarak, sensör direnci hesaplamak ve böylece mikroişlemcinin analogdan dijitale dönüştürücü bölücünün merkezi musluğa bağlanır. Yaygın olarak kullanılan bir örnek direnç elemanlarının biri olarak bir potansiyometre (değişken direnç) içerir. Potansiyometrenin Milin arttıran ya da azaltan ya üreten direnci döndürüldüğünde, direnç değişim şaftın açısal değişime karşılık gelir. sabit bir voltaj referansı ile birlikte, çıkış voltajı, bir analog-dijital dönüştürücü beslenebilir ve bir görüntüleme açısı gösterebilir. Bu tür devreler genel olarak, kontrol düğmeleri okuma kullanılır. Potansiyometre olarak doğrusal bir konikliği sahip olması mikrokontrolör veya hesaplamalarında doğrusal olmayan için gerekir, aksi takdirde, doğru sinyali okumak için diğer devre olarak, son derece faydalı olduğuna dikkat edin.
Yüksek gerilim ölçme
Bir gerilim bölücü çok düşürmesidir kullanılabilir yüksek gerilim bir ölçülebilir, böylece voltmetre . Yüksek voltaj bölücü içinden geçerken uygulanmaktadır ve bölücü çıkış ölçüm cihazının giriş içinde daha düşük bir voltaj üretir aralık-olan ölçeri ile ölçülmüştür. Bu amaç için özel olarak tasarlanmış yüksek gerilim bölücü dirençleri sondalar 100 kV gerilimleri ölçmek için kullanılabilir. Bunlar yüksek giriş voltajlarını tolere gerekir ve, doğru sonuçlar elde etmek için, eşleşmiş olmalıdır gibi özel yüksek gerilim dirençleri gibi problar olarak kullanılan sıcaklık katsayılarına ve çok düşük bir voltaj katsayıları. Bu tür yüksek voltajlarda direnç bölücü probları güç kaybının neden olduğu ısı aşırı olması gerektiği Kapasitif bölücü probları, tipik olarak 100 kV üzerinde voltajlar için kullanılır.
Mantık seviyesi değişen
Bir gerilim bölücü farklı işletim voltajlarını kullanmak iki devre arabirim oluşturmak için bir ham mantık seviye kaydırıcı olarak kullanılabilir. Diğer 3.3V işlemler ise Örneğin, bazı mantık devreleri 5V çalışır. Doğrudan 3.3V girişine bir 5V çıktı ara yüz 3.3V devresine kalıcı hasara neden olabilir. Bu durumda, 3.3 / 5 bir çıkış oranı ile bir voltaj bölücü, 3.3V 5V sinyali azaltmak için devreler 3.3V devresi zarar vermeden çalışmasına izin veren için kullanılabilir. Bu mümkün olabilmesi için, 5V kaynak empedansı ve 3.3V giriş empedansı ihmal edilebilir olmalıdır, ya da sabit olmalıdır ve bölücü direnç değerleri empedanslarında hesaba katmaları gerekir. giriş empedansı kapasitif ise, saf dirençli bölücü veri hızını sınırlar. Bu da yaklaşık olarak omik gibi bölücü kapasitif hem de bacaklar yapmak, üst direnç ile seri bağlı bir kapasitör ilave aşılabilir.
Referanslar
Ayrıca bakınız
- Bölücü Devreler ve Kirchoff Kanunu gelen bölümde Elektrik Devreleri Cilt 1 DC In Dersler ücretsiz e-kitap ve Elektrik Devreleri olarak Dersler serisi.
- Gerilim ve Akım Bölücüler: Ne Bunlar ve ne Onlar mı
- SparkFun gerilim bölücü öğretici
- HD Gerilim bölücü eğitici videoyu
- Gerilim bölücü hesap
- Gerçek Dünya Gerilim Bölücü Hesaplama
- Gerilim Bölücü Hesaplama